[發明專利]FP腔并合傾斜旋轉對稱放置的偶數倍多光束的裝置及方法

有效

• 申請號: 201310286327.5
• 申請日: 2013-07-10
• 公開（公告）號: CN103364957A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發明（設計）人: 劉靜倫;陳梅;李藝
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: G02B27/10
• 分類號: G02B27/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及光學工程領域，主要是采用FP腔來實現對傾斜旋轉對稱放置的偶數倍數的多束激光光束并合的裝置和方法。

背景技術

在光學工程領域，常采用兩大類方法來獲得更高能量的激光光束，一類是從激光器本身出發，通過設計各種新型的激光器或改進制造激光器的各個組成部分，從而獲得更高的能量輸出；另一類是通過對已有激光光束進行合并。對已有激光光束進行合并的方法可以充分利用現有技術和設備，從而實現資源的合理再利用。對已有激光光束進行合并的方法包括MOPA系統、缺角棱鏡合束、透鏡組束等等，這些方法存在的缺陷可以歸為兩類，第一是由于采用光學元件較多，因此，能量損失較大；第二是為了最求更高能量，光束并合位置光斑較小，因而可以使用的距離范圍有限。

發明內容

本專利針對上述現象發明的適宜旋轉對稱傾斜放置的激光光束的合并的方法和裝置，目的在于構建和提供一種通過FP腔的合理設置和多束激光光束合理放置的方式對多光束進行合成。本發明的裝置采用兩平行放置的鍍膜平行平板構成FP腔以及輸出光束傾斜入射FP腔的彼此間旋轉對稱放置的多個激光器。合理設計FP腔的參數以及入射FP腔的光束參數，可以實現對輸出光束合理調控、有效合并。本發明采用的合束光學元件只有一個FP腔，光學元件少，能量損失小；而且，本發明由于采用FP腔，繼承了FP腔在滿足相長干涉時具有多光束干涉的特點，因而輸出光束的能量損失小；本發明由于入射光束傾斜入射，該入射光束經FP腔多次透射，出射光束光斑變長，從而增加了各出射光束之間的重疊面積，可以使用的光束并合的有效距離較大；本發明由于入射光束旋轉對稱放置，入射光束束為偶數，每一束入射光束及其透射光束均有相對于光軸成180°對稱的自己的鏡像光束，合理設置透射光束和其鏡像光束的位置，可以實現并合光束光斑強度較為均勻。該發明可以實現小功率合并也可以實現中高功率合并；可以實現顯著提高能量，也可以實現并合光束的勻化。本發明實現的合并可以用于需要更高功率特殊波長的激光光動力醫學、對光束偏振性和相干性要求不高的工業應用等需要簡單方式即可以獲得大功率大光斑的地方。

本發明的目的是由以下措施實施的：設置兩塊鍍膜平行平板，正對平行放置，構成FP腔，設置一激光器的輸出光束為模型光束傾斜入射FP腔，調節入射角、FP腔兩極板間的間距、接收屏到FP腔第二塊極板間的間距，得到經FP腔多次透射的輸出光束的場分布，根據多光束干涉原理，得到輸出光束的強度分布，由于透射的輸出光束實際上由多次出射光束構成，根據彼此相鄰光束間距與入射角、FP腔兩極板間的間距以及接收屏到第二塊極板間的間距的關系，通過調節各種參數，根據需要得到輸出光束的合理分布，設置其余激光器的輸出光束與模型光束一共為偶數束光束，且繞垂直于FP腔的光軸z軸旋轉對稱放置，因此，各傾斜的旋轉對稱分布的入射光束經FP腔后的透射光束的疊加，可以看做是由模型光束經FP腔后的多次出射構成的透射光束繞光軸旋轉相應角度疊加后構成。其中每一束入射光束和其透射光束均有自己的相對于光軸z軸成180°對稱放置的鏡像光束，合理設置該透射光束和其鏡像光束之間的鏡像點，可以得到較為均勻的輸出光斑強度分布。

FP腔的極板材料以及鍍膜材料均應與該入射激光波長相適應。

附圖說明圖1為FP腔并合多束傾斜旋轉對稱分布激光光束的裝置示意立體圖，圖2為激光器及激光器底部調節支架的背面示意圖，圖3為激光器及激光器頂部調節支架的正面示意圖，圖4為模型光束經FP腔的光路與光軸關系的縱剖面示意圖，圖5為模型光束的經FP腔后的模型透射光束的強度分布及每次透射強度峰，圖6為模型光束的經FP腔后的模型透射光束光強分布和其鏡像模型透射光束光強分布及其它們的強度疊加圖。